[实用新型]一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力、煤炭等技术领域，尤其是一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置。

背景技术

电力工业是社会经济发展的重要保障，随着经济规模的不断扩大，超临界和超超临界机组的应用日益增多，电站锅炉向大容量高参数发展，锅炉水冷壁温度相应提高,水冷壁管高温腐蚀现象更加严重，由此引起的锅炉水冷壁爆管等事故的可能性显著增加，给电厂和电网的安全运行构成了严重的威胁。在近期投产的大容量的超临界、超超临界锅炉中相当一部分采用旋流对冲燃烧方式。随着运行时间的不断积累，一部分锅炉已经开始出现高温腐蚀的迹象，有的已经发生较为严重的受热面腐蚀。华电山东分公司某电厂1000MW机组超超临界锅炉、国电山东分公司某电厂600MW超临界锅炉都不同程度的出现了高温腐蚀的情况。因此，研究旋流对冲燃烧锅炉的高温腐蚀特性与防治技术对保障发电机组安全稳定运行有重要的意义。

对冲燃烧锅炉高温腐蚀机理:

锅炉水冷壁向火侧腐蚀有时称为“还原气氛腐蚀”，水冷壁向火侧的腐蚀不可能发生在充分燃烧区的氧化性气氛中，而是发生在不完全燃烧区的还原气氛中，此时未经燃烧的炭粒飞向炉管表面时，同时释放出挥发硫和氯化物，对金属产生硫化物作用，加速腐蚀。当持续燃烧不良或脉动火焰冲击炉墙时，形成高温和燃料过剩的腐蚀环境，在此环境中有利于产生钠和磷的硫酸盐，其熔点只有427℃。水冷壁温度越高，各种腐蚀物越容易形成，有资料表明，在300～500℃范围内，管壁外表温度每升高50℃，烟气侧的腐蚀程度将增加1倍。

引起硫化物型高温腐蚀主要是由煤中的黄铁矿硫造成的，其腐蚀过程如下:

(1)黄铁矿粉末随未燃尽煤粉到达水冷壁附近，受热分解放出自由原子硫及硫化亚铁，反应式如下：

FeS₂—→FeS+S

当管子附近有一定浓度的H₂S和SO₂时，也可能生成自由的原子硫，反应式如下：

2H₂S+SO₂—→2H₂O+3S

(2)在还原性气氛中，单独的原子硫在管壁温度达到623K时，发生硫化作用，反应式如下：

Fe+S—→FeS

(3)H₂S还可透过疏松的Fe₂O₃直接与较致密的磁性氧化铁层Fe₃O₄(Fe₂O₃-FeO)中复合的FeO 作用，反应式如下：

FeO+H₂S—→FeS+H₂O

(4)硫化亚铁FeS缓慢氧化而生成黑色的磁性氧化铁，反应式如下：

3FeS+5O₂—→Fe₃O₄+3SO₂

一般说来，影响高温腐蚀的因素可归纳为四点：1)煤质中含有较多的S元素；2)水冷壁温度较高；3)燃烧系统设计不当；4)壁面附近存在还原性烟气成分。对发电企业来说，前三项在实际情况下很难改变，唯一可以做工作即采取措施改变第四项。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置，具体包括壁面气氛实时监测系统，贴壁风系统，反馈控制系统。其中，贴壁风系统即在二次风大风箱中引出部分热二次风，经过管道及变频增压风机后从每层燃烧器与侧墙之间位置吹向水冷壁，该股气流可在水冷壁壁面附近形成一层气膜，有效破坏了产生高温腐蚀的条件；壁面气氛实时监测系统即实时监测侧墙水冷壁附近区域的烟气成分，并将监测数据通过WIFI时时传送到DCS系统，为调整贴壁风量提供数据支持；而反馈控制系统则根据壁面气氛的检测结果实时调整变频增压风机的转速，以有效控制贴壁风量的大小，使壁面附近的烟气成分(氧量、CO等)维持在较安全的数值，如此可以有效减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁壁面高温腐蚀，保证发电机组及相关设备的安全稳定运行。为了使控制程序结构清晰且高效准确，本实用新型将壁面气氛的CO测量值作为调整的唯一基础变量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：